李红良等团队合作发现2型糖尿病治疗靶点
研究显示,空腹高血糖是中国人群寿命的第三大危险因素。人体90%的内源性葡萄糖来自肝葡萄糖生成,是维持体内糖稳态的重要组成部分。
空腹HGP增加是T2D的标志,HGP率高于正常生理水平,表现为肝胰岛素抵抗,葡萄糖代谢能力下降,是空腹高血糖的一个重要原因。现有的降糖药物对T2D有,但仍有局限性。令人头疼的HGP失衡,显著加速了T2D的发病和发展,控制HGP对维持全身葡萄糖稳态至关重要!
年5月5日,武汉大学姬燕晓、折志刚、胡宇峰、李红良等团队合作在CellMetabolism杂志上了题为AkinomescreenrevealsthatNemo-likekinaseisa keysuppressorofhepaticgluconeogenesis的研究成果。发现Nemo样激酶作为一种型肝糖异生负调控因子,在糖异生调节网络中起着关键作用,并可能成为T2D的潜在治疗靶点。
研究内容
1.Kinome筛选锁定NLK是HGP关键抑制因子
候选激酶亚群中NLK对Pck1和G6pc启动子活性均表现出明显的抑制作用。在小鼠原代肝细胞中,过表达NLK可以显著抑制Pck1和G6pc基因的mRNA和蛋白水平,而过表达NLK功能突变体则未能发挥抑制功能。实验结果表明,NLK通过激酶活性抑制肝糖异生。
2.NLK促使肝糖异生调控因子出核,抑制其发挥生糖功能
NLK是主要定位于细胞核的多功能激酶。作者使用算法和荧光素酶报告基因实验证明,NLK表达显著抑制了FOXO1或CRTC2促进肝糖异生关键酶报告基因的转录。而后通过免疫共沉淀实验,确定了CRTC2和FOXO1是NLK的直接作用靶点。
接着,使用免疫荧光技术,CRTC2和FOXO1与NLK表达的位置关系,协同磷酸化突变体工具和染色质免疫沉淀技术,发现NLK的磷酸化功能可以促进CRTC2和FOXO1的核输出,导致CRTC2的蛋白酶依赖性降解,抑制FOXO1的自我转录活性和表达,从而降低糖异生关键酶基因表达。
3.NLK在体内葡萄糖稳态的生理和病理调节中充当重要角色
随后,研究团队使用Ad-GFP、Ad-NLK或Ad-K167M的过表达腺病毒处理C57BL/6小鼠。体内实验结果说明,过表达NLK足以抑制肝糖异生,并以激酶依赖的方式影响机体葡萄糖调节。而肝细胞特异性NLK缺陷小鼠则显示出空腹高血糖表型。这些表明NLK的表达为正常肝糖异生和体内葡萄糖稳态的生理调节所必需。
T2D和动物模型中肝NLK表达显著下降。为了确定肝脏NLK在T2D发病机制中的作用,研究人员构建了过表达NLK腺相关病毒,分别处理两种T2D动物模型后,监测糖代谢指标变化。结果显示,肝脏NLK持续过表达显著降低T2D动物空腹血糖,同时改善了葡萄糖耐量。
研究总结
该项研究利用糖异生靶向的激酶组筛选结合转录组,发现NLK是HGP的有效抑制因子。机制上巧妙的证明,NLK促进CRTC2和FOXO1核输出,导致前者的蛋白酶依赖性降解,抑制后者的自我转录活性和表达,从而降低血糖。
此外,NLK在糖尿病和糖尿病啮齿动物模型中表达均显著下调,恢复NLK在动物模型中的表达可以改善空腹高血糖。这些发现加深对肝脏糖异生调控维持机体葡萄糖稳态机制的理解,也证明NLK在糖异生调节过程中起着关键作用,并可能成为T2D的潜在治疗靶点。